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《四川农业大学》 2004年
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超氧化物歧化酶基因(Mnsod)和抗逆相关转录因子基因(dreb)在玉米中的表达研究

杜娟  
【摘要】:玉米起源于中南美洲高温多湿的热带地区,耐旱、耐寒性较差。随着生态条件的恶化,干旱已成为许多国家和地区玉米生产的主要限制因素。在干旱、低温等逆境条件下,植株内的氧化代谢受阻,以超氧化物歧化酶(SOD)同工酶为主的内源活性氧清除系统受到抑制,活性氧大量积累,损伤蛋白质、膜脂、DNA及其他细胞组分,进而妨碍其他各种生理生化代谢过程的正常进行,严重影响玉米植株的生长发育。研究表明,在干旱胁迫条件下,植物体内SOD等酶的活性与其抗氧化能力呈正相关,可以作为玉米抗逆性强弱鉴定的指标。 为研究过量表达的超氧化物歧化酶基因(Mnsod)对提高玉米抗氧化损伤的作用,本研究构建了小麦来源Mnsod基因的单子叶植物表达载体,用基因枪法转化用优良玉米自交系诱导的胚性愈伤组织。通过梯度浓度潮霉素筛选,从阳性愈伤分化再生植株。PCR、Southern杂交和SOD酶活性电泳检测表明,5个玉米基因组中已整合外源基因,部分转基因植株过量表达了外源蛋白,转基因株系中的MnSOD酶活性是未转基因对照植株的3倍以上。其中,活性最高的株系达到对照的9.4倍。 甲基紫精进行氧化损伤处理后,用电解质渗漏率法检测转基因植株的抗氧化能力。除一个株系以外,其他株系的电导率均小于对照,株系2与对照的差异达极显著水平(P<1%)。由此表明,过量表达超氧化物歧化酶(MnSOD)的转基因株系,在逆境条件下的抗氧化能力明显提高,可用于培育耐旱、耐盐、耐寒的抗逆品种。 为了探讨干旱、高盐及低温胁迫信号在植物细胞中传递和应答基因表达调控的机理,对抗逆相关调控因子的研究成为近年来植物分子生物学研究的热点。在许多抗逆基因的启动子中都含有DRE顺式作用元件,其核心序列为CCGAC,该序列被抗逆相关转录因子DREB特异识别和结合,启动下游基因的表达。所以,转录因子DREB的过量表达,可以诱导含DRE顺式作用元件的所有抗逆基因的表达,提高作物广谱抗逆性。 本研究通过特异PCR扩增,从小麦中克隆逆境诱导表达启动子mwcs120,与 wCS120启动子序列的同源性为97.1%,有两个位点发生了突变,而逆境调控保守 元件的序列未发生改变。对gus基因瞬时表达实验表明,在单子叶和双子叶植物 中,mwcS12O启动子均受低温和高盐逆境诱导,启动结构基因的表达,显示其在 作物抗逆基因工程改良中的应用前景。目前,该启动子序列己在GENBANK注册, 序列号为AY493570。 分别用诱导型启动子mwc 5 120和组成型启动子ub 1 qui t in,启动抗逆相关转 录因子基因dreb,构建单子叶植物诱导型和组成型表达载体,基因枪法转化玉 米愈伤组织。通过梯度浓度潮霉素筛选,从阳性愈伤分化再生植株。PCR检测获 得4株用诱导型表达载体转化的植株和2株用组成型表达载体转化的植株,为进 一步研究抗逆相关转录因子基因分eb在单子叶中的表达调控,培育抗逆玉米材 料打下基础。
【学位授予单位】:四川农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:Q786

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